微波等離子去膠機(jī):干法除膠工藝的實(shí)用設(shè)備類(lèi)型
在光刻加工的后段工序中,光刻膠、有機(jī)掩膜層的清除質(zhì)量,會(huì)直接影響后續(xù)鍍膜、鍵合、刻蝕等步驟的成品狀態(tài)。微波等離子去膠機(jī)依托微波能量激發(fā)等離子體,區(qū)別于射頻激勵(lì)的設(shè)備結(jié)構(gòu),形成一套獨(dú)立的干法除膠運(yùn)行體系,廣泛應(yīng)用在晶圓加工、精密元器件、光學(xué)基底、封裝芯片等加工場(chǎng)景中。
設(shè)備整體結(jié)構(gòu)包含微波發(fā)生源、波導(dǎo)傳輸組件、真空反應(yīng)腔、多路工藝氣供給系統(tǒng)、真空機(jī)組、溫度調(diào)控裝置與人機(jī)操控平臺(tái)。作業(yè)流程有著標(biāo)準(zhǔn)化步驟,工件放置于腔體載臺(tái)后,真空機(jī)組啟動(dòng)抽取腔體內(nèi)空氣,達(dá)到預(yù)設(shè)低壓環(huán)境;之后通入氧氣為主、搭配氬氣等輔助氣體的工藝混合氣;微波能量經(jīng)由波導(dǎo)導(dǎo)入腔體內(nèi)部,在低壓環(huán)境下電離氣體,生成高密度等離子體。氧活性基團(tuán)與有機(jī)膠層發(fā)生氧化分解反應(yīng),生成氣態(tài)氧化物隨真空系統(tǒng)排出,離子的輕微物理轟擊輔助剝離固化膠層,全程依靠物理化學(xué)協(xié)同作用完成除膠。
微波的能量輸出方式帶來(lái)自身才有的運(yùn)行特點(diǎn)。微波電離區(qū)域分布均勻,腔體內(nèi)各個(gè)位置等離子體密度差值偏小,放置多片工件同步加工時(shí),各處除膠速度差異可控,批量加工的一致性容易把控。能量傳導(dǎo)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生明顯電極電位,工件表面不會(huì)出現(xiàn)靜電累積問(wèn)題,對(duì)于薄柵介質(zhì)、脆弱半導(dǎo)體外延片、柔性薄膜這類(lèi)易被靜電損傷的基材,可以減少表面擊穿、劃痕等不良情況。設(shè)備運(yùn)行的溫度區(qū)間可調(diào)范圍寬泛,低溫模式下工件溫度可以維持在較低水平,適配不耐高溫的高分子基板與輕薄襯底材料。
工藝參數(shù)擁有靈活的調(diào)節(jié)空間,操作人員可改動(dòng)微波輸出功率、氣體流量配比、腔體內(nèi)壓力、處理時(shí)長(zhǎng)四項(xiàng)核心指標(biāo),適配不同膠層材質(zhì)與厚度。常規(guī)正性光刻膠、厚膜負(fù)膠、聚酰亞胺保護(hù)層、樹(shù)脂類(lèi)犧牲層都能匹配對(duì)應(yīng)工藝方案。面對(duì)微孔、深槽、細(xì)微線(xiàn)路這類(lèi)復(fù)雜形貌結(jié)構(gòu),等離子氣體的擴(kuò)散能力可以抵達(dá)狹小縫隙內(nèi)部,清除縫隙內(nèi)壁附著的殘膠,對(duì)比液體濕法浸泡,不會(huì)出現(xiàn)液體張力導(dǎo)致微型結(jié)構(gòu)變形、塌陷的問(wèn)題。
和傳統(tǒng)化學(xué)濕法去膠對(duì)比,微波等離子工藝不使用大量有機(jī)溶劑、酸堿藥液,生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生大量廢液,尾氣僅為二氧化碳、水汽等簡(jiǎn)單成分,配套簡(jiǎn)易尾氣處理裝置即可達(dá)標(biāo)排放,符合工廠節(jié)能減排的管控要求。沒(méi)有化學(xué)試劑浸泡環(huán)節(jié),金屬布線(xiàn)、鈍化層、鍍膜層不會(huì)遭受化學(xué)腐蝕,工件處理后表面無(wú)藥劑殘留,表面潔凈狀態(tài)利于提升后道工序良率。

設(shè)備分為臺(tái)式小容量機(jī)型與自動(dòng)化量產(chǎn)機(jī)型兩類(lèi)。臺(tái)式機(jī)型多用于實(shí)驗(yàn)室、小批量試樣研發(fā),人工裝卸工件,占地空間小,調(diào)試操作步驟簡(jiǎn)單;量產(chǎn)機(jī)型搭載自動(dòng)上下料機(jī)械手、片盒傳輸結(jié)構(gòu),能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),系統(tǒng)可存儲(chǔ)多套成熟工藝程序,每批次運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)留存,方便生產(chǎn)質(zhì)量追溯。日常養(yǎng)護(hù)工作集中在腔體內(nèi)壁殘?jiān)鍧?、真空泵油更換、氣路接頭氣密性檢測(cè)、微波源散熱系統(tǒng)檢查,定期保養(yǎng)能夠穩(wěn)定設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的除膠速率與均勻程度。
當(dāng)下微型器件、高精度光學(xué)元件、第三代半導(dǎo)體襯底的加工需求持續(xù)增長(zhǎng),行業(yè)對(duì)低損傷、高一致性干法處理設(shè)備需求穩(wěn)步上升。設(shè)備制造端持續(xù)優(yōu)化微波匹配結(jié)構(gòu)、腔體氣流排布、溫控穩(wěn)定能力,針對(duì)大尺寸基板、超薄芯片推出適配機(jī)型,微波等離子去膠機(jī)憑借自身低靜電、溫區(qū)可調(diào)、批量一致性平穩(wěn)的特性,持續(xù)在精密微加工產(chǎn)業(yè)鏈里占據(jù)穩(wěn)定的應(yīng)用份額。
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